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차단 회로 개요
차단 회로의 주 역할은 LV 배터리의 12V 전원을 원하는 곳에, 원하는 상황에만 전달하는 것이다. 특히 AIR의 전원을 통제하여 AIR를 켜고 끄는 것을 주 목적으로 한다. 회로도는 다음과 같다.
회로도 왼쪽과 오른쪽 위의 라벨들은 모두 외부 회로에 연결된 단자이다. LV와 LV_ACTIVE 라벨이 여러 개인 것은 같은 전원(LV), 신호(LV_ACTIVE)를 다른 여러 외부 회로가 사용하기 떄문이다. 차단 회로는 차량의 모든 전원을 통제한다. 차량의 전기시스템에서 차단 회로를 통하지 않고 LV 배터리에서 전원을 공급받는 것은 모터 냉각용 워터펌프와 라디에이터 팬밖에 없다.
회로 동작
차단 회로는 LV 배터리로부터 12V 전원을
LV_BATT단자를 통해 공급받는다. 드라이버가 LV 마스터 스위치인LV_MASTER를 눌러 LV 전원을 켜면,LV라벨들은 모두LV_BATT과 연결되어 전원을 공급받기 시작한다. 모터 컨트롤러(LV_INV), TSAL LED(LV_TSAL), 배터리 팩(LV_PACK), 대시보드 마이크로컨트롤러(LV_MCU)가 LV start 시 전원을 공급받는 요소들이다. 앞으로 우리는 이 상태를 LV 활성화라고 부를 것이다.
한편, 이 회로들이 전원을 바로 공급받지 않고 릴레이를 통해 공급받는 것은 전류 때문이다. 모터 컨트롤러가 2A 정도를 소모하는 등 LV 공급 라인이 최소 5A는 흘려줄 수 있어야 하는데, 이 정도 전류를 PCB 패턴이 감당하려면 배선 너비가 5mm가 넘어야 한다. 따라서 LV 전원은 PCB 대신 별도의 외부 배선을 통해 전원을 공급받게 된다.LV_MASTER뒤의 HV 보조 비상정지 스위치인HV_AUX들과 제동계통 미작동 감지장치BOTS는 초기 상태가 눌린 상태이다(Normal Closed, NC). 이 스위치들은 문제가 있을 때 작동하여 회로를 끊어 LV 전원이 AIR에 전달되지 못하게 한다.다음은 래칭 릴레이들이다. 이 3개의 래칭 릴레이는 FAULT 신호를 받는 소스만 다를 뿐 동일하게 작동한다. 다른 릴레이들은 전원이 끊기면 상태를 유지하지 못하는 반면, 래칭 릴레이는 전원이 끊겨도 자신의 상태를 유지한다. 동작 코일과 리셋 코일, 총 2개의 코일을 가지고 있으며, 12V를 공통으로 공급받고 각 코일의 -단자가 하나씩 있다. 동작 코일의 -단자에 GND를 연결하면 전류가 흘러 코일이 작동하고 그 상태를 유지한다. 이를 되돌리는 방법은 리셋 코일의 -단자에 GND를 연결하는 것밖에 없다.
차량기술규정 제 11장 차단 회로와 퓨징 제55조 6항에 따라, BMS, IMD, BSPD에 문제가 생겼을 경우 구동계통은 수동으로 재설정하기 전까지 비활성화 상태를 유지해야 한다. LV를 껐다 켠다고 해서 재활성화시킬 수 있으면 안 된다는 말이다. 래칭 릴레이는 이 규정을 충족시키기 위해 존재한다.
BMS, IMD, BSPD의 FAULT 라인은 정상 상태일 때 HIGH(12V), 문제가 있을 때 LOW(0V)를 출력한다. 문제가 있을 때 0V가 래칭 릴레이의 동작 코일에 공급되면 래칭 릴레이는 차단 회로를 끊는다. 이는 GND와 연결된 수동 리셋 버튼(SHUTDOWN_RESET)을 누르기 전까지 초기화되지 않는다.
한편, BMS, IMD, BSPD의 FAULT 신호에는 LED 핀이 하나씩 붙어 대시보드로 간다. 이 LED들은 평소에는 켜져 있지만 문제가 생기면 꺼져 운전석에서 즉시 어떤 요소에 문제가 생겼는지 파악할 수 있게 해 준다. 마찬가지로 래칭 릴레이의 동작 코일이 작동하면 12V 배선은CRITICAL_LED단자로 연결된다. 이 단자 또한 대시보드에 연결되어 BMS, IMD, BSPD 중 문제가 생긴 요소가 단 하나라도 있다면 점등한다.그 뒤는 HVD 인터락 배선이다. HVD가 분리되면 인터락 또한 분리되며 차단 회로를 끊는다.
다음은 HV 마스터 스위치인
HV_MASTER이다. 다른 모든 회로 요소가 정상 작동하고 있을 때, 드라이버가 HV 마스터 스위치를 누르면 비로소 HV가 활성화되며LV_ACTIVE가 HIGH 상태가 된다.
HV 마스터 다음의 RELAY_AIR+_ACTIVE 릴레이에 관해서는 다음의 초기충전과 방전 회로에서 다루도록 하자.
제동등
제동등 회로는 차단 회로 좌측 상단 LV_MASTER와 HV_AUX1 사이에 있다. 제동등은 단순하게 12V를 공급받아 켜지는 적색 LED 어레이이다. 브레이크를 밟았을 때 이 LED를 점등하기 위해 우리는 브레이크 ON/OFF 스위치를 사용한다. 브레이크 ON/OFF 스위치는 브레이크 압력 센서와 다르게 브레이크가 조금만 밟혀도 작동하는 단순한 스위치이다.
제동등은 LED 수십 개를 동시에 켜므로 전류를 상당히 많이 먹는다. 브레이크 스위치를 통해 바로 전류를 공급하면 전선이 타버릴 수 있다. 또한 RTD 모드의 관리를 위해 MCU 또한 브레이크 작동 여부를 감지할 수 있어야 하므로 우리는 MOSFET을 사용한다. MOSFET의 GATE는 평소에는 10kΩ 저항을 통해 GND로 PULL-DOWN되어 있다가, 브레이크를 밟으면 12V가 되어 MOSFET을 작동시키고 제동등을 켜게 된다.